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Technik: Weltrekord in der Kryoelektronenmikroskopie

Forschern ist es gelungen, einzelne Atome durch ein Elektronenmikroskop aufzulösen. Das könnte dabei helfen, die Funktion von Proteinen besser zu verstehen und neue ­Wirkstoffe zu entwickeln.
Coronavirus unter dem ElektronenmikroskopLaden...

Seit Jahrhunderten entwickeln Forscher optische Instrumente, um Objekte jenseits der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges kenntlich zu machen. Dabei arbeiteten sie sich von einfachen bis zu immer leistungsfähigeren Lichtmikroskopen vor. Dadurch gelang es ihnen bereits früh, Objekte im Mikrometerbereich wie Zellen oder Bakterien abzubilden.

Gerade zurzeit spielt die Erforschung von Viren eine große Rolle. Allerdings sind solche organischen Strukturen etwa 1000-fach kleiner als Bakterien und entziehen sich selbst der Leistung modernster Lichtmikroskope. Lange stellten Viren daher äußerst rätselhafte Krankheitserreger dar. Während der Spanischen Grippe zwischen 1914 und 1918 erwies sich das Influenza-A-Virus als fataler Gegner, unter anderem weil man ihn nicht sichtbar machen konnte.

Erst mit der Erfindung des Elektronenmikroskops in den 1930er Jahren durch den späteren Physik-Nobelpreisträger Ernst Ruska kam die Wende. Die neue Technik verschob die Auflösungsgrenze gegenüber der Licht­mikroskopie so weit, dass es dem Mediziner und Bruder von Ernst Ruska, Helmut Ruska, 1938 gelang, Pockenviren abzubilden. Elektronenmikroskope besitzen bis heute ein etwa 1000-fach besseres Auflösungsvermögen als die besten Lichtmikroskope.

Obwohl es sich bei der Elektronenmikroskopie um eine relativ alte Technik handelt, gelangen in den letzten Jahren entscheidende Durchbrüche …

November 2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft November 2020

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  • Quellen

Scheres, S. H. W. et al.: Single-particle cryo-EM at atomic resolution. BioRxiv 2020.05.22.110189, 2020

Stark, H. et al.: Breaking the next Cryo-EM resolution barrier - atomic resolution determination of proteins! BioRxiv 2020.05.21.106740, 2020